无苯系物溶剂及油墨在食品包装印刷中的技术研究和应用

一、印刷行业的前景 近几年随着社会经济的飞速发展，以及人们对生活素质要求的日益提高，国内塑料软包装市场发展特别快，以前一些非软包装用品生产企业，大多开始转向塑料软包装的生产，食品、洗涤用品、化妆用品等包装在形式和质量上的要求，发生了很大变化，塑料凹版印刷是当今塑料薄膜印刷的主要方法。用凹版印刷的塑料薄膜印刷品，色泽鲜艳、清晰明快、反差适度、形象逼真、立体感强、产品规格多样化等优点。是其它印刷方式难以达到的,由于无可比拟的效果我国软包装印刷领域，特别是在食品包装印刷这一领域，凹版印刷己占了主导地位。 诚然,凹版印刷发展到今天，是与众多相关行业的共同努力分不开的。如设备制造、油墨制造、溶剂、制版新技术的应用和印刷行业新工艺的实施等等，无不推动着凹印的繁荣发展。随着社会经济的发展，在各相关行业的共同努力下，我国"一流的产品，二流的包装"这种局面正发生改变。然而，在产品品牌意识日益重视的情况下，越来越多的企业都十分重视自己产品的包装和包装安全。特别是食品企业对自身产品的包装卫生和安全特别重视。同时国家也对食品卫生与安全问题提到了国计民生的大事来监管，食品包装已列入国家质量监管的六类产品之一。 目前，在出版领域的纸张凹版印刷上，已基本采用水溶性油墨,在装饰领域(如木纹纸印刷)也大部分采用水溶性油墨；但在食品软包装凹版印刷方面，由于其材质的特殊性，和食品包装的特殊要求，加之油墨在制造中存在尚有待解决的技术难点，使得食品包装在凹版印刷上主要使用的油墨还是溶剂型油墨。适合凹版印刷的材料非常广，其中常用的有：PVDC、PET、IPE、NY、CPP、OPP、BOPP、复合膜，以及其它与以上材料有相同特性的薄膜类，这些材料在选用上基本达到安全、卫生的要求。但适合食品包装凹版印刷的油墨中，大多含有大量挥发性溶剂，这些挥发性溶剂几乎占到凹印油墨成份的３０%-５０％，最多的达到60%-70%。 其中又以苯、甲苯、二甲苯等芳香烃挥发性溶剂为主要原料, 这些原料既有毒又不利于环保、健康和安全，怎样解决食品包装在印刷上存在的卫生，和安全问题，已成为食品行业、印刷行业和油墨制造业等跨行业的焦点问题。 二、低毒型溶剂的开发研究历程和成果 　　大家都知道，苯是一种无色有特殊芳香气味的液体，具有易挥发、易燃、易爆炸和毒性很强的特点。所以油墨印刷中通常用甲苯和二甲苯替代纯苯，作为各种胶印油墨的溶剂或稀释剂。但是，甲苯和二甲苯都是有毒的物质。 人在短时间内吸入较高浓度的甲苯、二甲苯的时侯，会导致中枢神经系统麻醉现象，轻者头晕、头痛、恶心、胸闷、乏力、意识模糊；严重者昏迷以至呼吸循环系统衰竭而死亡；如果长期接触有一定浓度甲苯、二甲苯的气体，则会引起慢性中毒直接导致白血病，所以苯系物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。同时，如果印刷包装物的苯系物和其它有害物质的残留量太大，会直接造成被包装的食品受到严重污染造成重大损失。如何更好更有效的解决印刷品中有毒有害物质和苯系物残留对食品的影响，便成了印刷行业亟待解决的问题。 　　有鉴于此，佛山市保居乐化工科技有限公司早在1996年便开展了这方面的探索，同年保居乐公司正式成立了"无苯系物化工科研中心"，并联同国内数家高等院校的化工专家、教授组成专家组，专业从事无苯系物化工溶剂科学理论和实际应用的系统研究。到1998年经过二年多的努力，我们首先成功开发了"化工溶剂数字模型几何代入法"，奠定了无苯系物溶剂研发理论基础，在此基础理论的指导下，我们正式展开了食品包装凹版印刷油墨专用溶剂和油墨专用稀释剂的"无苯系物替代含苯系物实际应用研究"。 首先，我们对目前印刷企业所使用的印刷基材和油墨进行分析研究，经过大量的调查目前市面上出售的油墨适合凹版印刷的基材通常为：PVDC、PET、IPE、NY、CPP、OPP、BOPP特别常用的为PET、BOPP。同时我们通过对数十家印刷生产企业的印刷实际操作工艺的研究发现，造成食品包装印刷物苯系物大量超标的原因是：在油墨使用时所用的稀释剂配方多为丁脂、乙脂、丁酮，异丙醇，甲苯或二甲苯，并且甲苯或二甲苯用量都超过50％，加上原来油墨在生产过程中所加入的甲苯或二甲苯使得整个上机生产印刷的油墨苯系物含量高居不下，造成印刷物的苯系物残留量非常大。经过以上的调查，为此，我们定下了一个明确的研究目标是：新型的无苯系物油墨混合溶剂，必须适应各类印刷机的速度，和干燥系统的结构；广泛适应各种承印材料的特性，及生产场所的室内温度和相对湿度，以及对油墨的有效溶解力应相对较高，和适当的干速等方面进行了充分考虑。同时新型的无苯系物油墨混合溶剂，和油墨稀释剂，所选用的有机溶剂应具有良好的溶解能力，不含任何机械杂质及游离酸、碱和水分；新型溶剂不能与印版发生腐蚀作用，新型溶剂不能与油墨的组成成分发生化学作用；新型的溶剂必须具备低毒、微毒、无毒而且对各类型油墨的适应性广。 在对企业生产工艺的调查中，我们发现食品包装中的凹版印刷，对油墨的要求相对较高，而油墨和溶剂又是印刷的必备材料之一。提高油墨的转移效果，是控制印刷品质量的关键。但由于承印材料不同和印刷方式的不同，出现了油墨的转移率不同，而油墨转移率的优劣又决定了印刷成品的优劣。因此对塑料凹版印刷油墨的组成、固着和干燥方式，有其特定的要求。不同的承印材料和不同的油墨及不同溶剂间的配比有着特殊的不同效果。 　　首先，我们从包装凹版印刷油墨的组成和特性进行研究，同时对油墨在印刷中出现的各种影响印刷质量的成因，进行了具体的分析，为新型的无毒低毒溶剂在印刷适应性中打下了良好的基础。 　　我们都知道油墨是由颜料、连结料、助剂和溶剂组成。按一定的配比混合，经研磨、扎制而成。印刷时由连结料作为载体，将固体的颜料从墨槽转移到塑料上。 　　其中： 　1、 颜料分为无机颜料和有机颜料（主要用于调颜色）。 　2、 连结料：是指油墨中的分散介质，是颜料粒子的载体。油墨的印刷适应性与连结料的性质十分密切，连结料的成分比较复杂，主要有油型连结料和树脂型连结料，塑料凹印油墨的连结料主要是树脂连结料：一般有聚酰胺树脂类、硝化纤维素、丙烯酸树脂类。 3、 溶剂： 塑料凹印油墨的溶剂是塑料凹印油墨的重要组成部分，也是塑料薄膜复合胶粘剂中不可缺少的材料。它具有溶解物质和自身挥发的能力，其溶解力和挥发速度是决定塑料凹印油墨墨层干燥情况和影响印刷质量的重要因素。因此溶剂的选择是保证油墨质量的前提条件。 　　通过调查研究，我们发现影响包装凹版印刷品质量的若干因数如下： 1、油墨的色相。要求每批油墨的色相相同。 2、油墨的着色力。着色力是表示油墨的着色强度，俗称油墨的浓度。着色力决定于颜料的性质，决定于颜料的含量和制造方法。颜料的分散度越大,它的着色力就越强；不过当颜料颗粒的分散度越来越大时，着色力的上升将逐渐缓下来。 油墨的着色力对印刷品的质量有较大影响，及与成本有密切关系。一般来说，油墨的着色力强，使用量少，印刷性能良好。用有机颜料制成的油墨着色力较强，表现为色泽鲜艳、饱和。 3、油墨的透明度。油墨的透明度是用遮盖力来表示的，遮盖力小的透明度好，反之透明度差。 4、油墨的细度。油墨生产企业的技术人员都知道，油墨的细度取决于油墨中颜料颗粒的大小。油墨中的颜料颗粒越细，油墨的性能也就越稳定。油墨中颜料颗粒细，可使网点着墨饱和满，产品质量也越好。如果油墨颗粒太粗，便会堵在网孔内转移不出来，造成堵版现象，尤其对于层次版印刷最为明显。塑料凹印油墨一般要求细度在10μｍ以下，转移效果会比较好。 5、油墨的粘度。一般用察恩－３＃杯测粘度、粘度一般要求在16S-18S，它是指油墨在作用力的影响下，油墨内部产生阻碍其分子间相对运动的能力，这种能力越大，此油墨的粘度越大，反之则粘度小。油墨的粘度与生产顺利进行和产品质量的关系非常密切，当油墨的粘度偏高时，网点转移不实，会出现抽空现象，印刷后色相会变浅；当粘度偏低时，网点转移出现拖影，油墨饱和度降低，粘度合适的油墨其传递性能好，是提高印迹牢度、干燥速度及光泽的重要条件。 　　影响粘度的因素很多，一般是温度的影响较大，温度升高粘度降低，温度降低油墨粘度升高。 6、油墨的流动性。就是油墨在本身的重力或外力的作用下，向四周流平的性质，它与油墨粘度的关系非常密切。 7、油墨的干燥性。它与印刷品的质量有极大的关系，影响油墨干燥的因素也很多，可通过对生产作业场所的温度、湿度、热量、风量等的调整达到对油墨干燥性能的调整， 食品包装凹版印刷油墨是挥发性的干燥，干燥速度不适宜时，就会出现粘坏、不干、脱墨、字线图案残缺不全等弊病。因此印刷时要通过干燥温度和溶剂的选用来控制油墨的挥发速度。 8、油墨的配比与调节。在印刷过程中，一般情况下塑料凹版印刷油墨由原墨和溶剂（也叫稀释剂）组成，溶剂是塑料凹版印刷油墨的主要成分。溶剂溶解树脂使油墨稀释；也可调剂油墨增加其流动性及光泽，还可提高油墨的细度，但一定要选择适当的溶剂和注意用量的控制。 9、塑料凹版印刷油墨量的控制，印刷色序的合理安排，多色产品的套印控制。 10、印刷速度。当印速过快时，会产生气孔和拉丝现象，使印品上出现白点，影响印品的外观效果；当印速过低时，油墨转移也会受到影响，表现为流平性不好，色相偏浅且不均匀。因此印刷速度应该满足承印材料的适应范围。 11、制版方面。不同制版工艺产生的网孔形状、宽度和深度，均会对油墨转<